PON技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

PON技術(shù)的開(kāi)展和應(yīng)用1.提綱接入網(wǎng)的開(kāi)展趨勢(shì)PON系統(tǒng)簡(jiǎn)介PON系統(tǒng)的應(yīng)用光纖接入網(wǎng)建設(shè)原那么2.光纖接入網(wǎng)是開(kāi)展寬帶業(yè)務(wù)的必然趨勢(shì)光纖接入網(wǎng)是開(kāi)展寬帶接入業(yè)務(wù)的主要解決方法。采用光纖接入網(wǎng)是光纖通信開(kāi)展的必然趨勢(shì)，光纖到戶是公認(rèn)的接入網(wǎng)的開(kāi)展目標(biāo)。DWDM等新技術(shù)的應(yīng)用使得主干網(wǎng)絡(luò)在幾年之內(nèi)已經(jīng)有了突破性的開(kāi)展。由于以太網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，局域網(wǎng)帶寬也從10M,100M到1G甚至10G。而目前大家關(guān)注，最需要突破的地方就在于城域網(wǎng)到家庭用戶之間的一段，這就是常說(shuō)的“最后一公里〞，這是個(gè)瓶頸。必須打破這個(gè)瓶頸，才可能迎來(lái)網(wǎng)絡(luò)世界的新天地。這就好象在一個(gè)國(guó)家的公路系統(tǒng)，干線和各地區(qū)干道都已經(jīng)建成高等級(jí)的寬闊的公路，但通向家庭和商家的門(mén)口卻還是羊腸小道，這個(gè)公路網(wǎng)絡(luò)的效率無(wú)法有效地發(fā)揮。3.接入層是運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展寬帶(固定)業(yè)務(wù)的建設(shè)重點(diǎn)多種模式FTTN/C/B/H多種形態(tài)DSLAM/AG/XPON多種接入DSL/LAN/光接入多種技術(shù)P2P/P2MP/有無(wú)源

接入層建設(shè)運(yùn)營(yíng)商需跟據(jù)自身運(yùn)營(yíng)情況來(lái)靈活組合,選擇最正確的接入層網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃1、ADSL〔接入由于其距離和選線率的限制使其速率有限〕2、CableModem〔改造費(fèi)用不菲、政策因素〕3、FTTx+LAN〔接入靈活，本錢(qián)低，支持業(yè)務(wù)類(lèi)型豐富〕4、PON〔相比LAN有更高的帶寬，更好的效勞質(zhì)量〕4.PON是當(dāng)前接入層建設(shè)的一種熱門(mén)選擇ApplyServerPhoneGameHSIIPTVADSL2+/

VDSL2CentrexHome/SMBHSIEnterpriseVPNDSLAMPSTNSS

業(yè)務(wù)管理層核心承載層網(wǎng)絡(luò)控制層邊緣接入層xPON在網(wǎng)絡(luò)中屬于邊緣接入層；xPON定位于可同時(shí)提供語(yǔ)音、高帶寬接入的設(shè)備；貫穿PSTN、NGN、IMS不同網(wǎng)絡(luò)的重要設(shè)備類(lèi)型。iManagerN2000MediaXIOSSInternetPCSTBIPTVCATVONTPhoneVariedBTSxPONOLTVODADSL/ADSL2+POTSLANUASHLRNGN5.移動(dòng)城域網(wǎng)現(xiàn)狀及目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)〔1〕移動(dòng)城域網(wǎng)為兩張物理網(wǎng)絡(luò)：一張SDH傳送網(wǎng)，承載移動(dòng)無(wú)線主業(yè)務(wù)和大客戶及專(zhuān)線業(yè)務(wù)；一張數(shù)據(jù)網(wǎng)，承載Internet、IPTV、NGN、多媒體信息終端、大客戶專(zhuān)線等固定數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

家庭用戶…地市SGSNMGW鄉(xiāng)縣村BSCIP骨干專(zhuān)網(wǎng)CMNET移動(dòng)用戶SDHSDH商業(yè)用戶BTS6.移動(dòng)城域網(wǎng)現(xiàn)狀及目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)〔2〕目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)是ALLIP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。分組網(wǎng)綜合統(tǒng)一承載業(yè)務(wù)流，配合軟交換＋網(wǎng)關(guān)模式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的綜合接入。家庭用戶…2G/3G移動(dòng)基站承載VOIP商業(yè)用戶EthernetEthernet2G/3GRAN專(zhuān)線、遺留TDM業(yè)務(wù)Multi-Play業(yè)務(wù)承載BTSNodeBTDM/ATMEthernet城域核心城域傳送接入E2E網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)PacketTransportNetwork〔PTN〕IP/MPLS/OTN網(wǎng)絡(luò)7.基于PON技術(shù)的全新光接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)OLTSplitterSBU企業(yè)FTTOE1/STM-1E1CBUBTSPSTN/3GSDHONT10GEROUTERInternet/3GNodeBFEFE/GEE1/POTSPBXTDMIP多種市場(chǎng)應(yīng)用同時(shí)支持企業(yè)接入：FTTO/FTTB無(wú)線回傳家庭接入TDM和IP同時(shí)支持SBUAP接入FE基站回傳家庭FTTH大客戶P2PFE8.PON網(wǎng)絡(luò)在城域網(wǎng)中的定位9.PON網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)本錢(qián)優(yōu)勢(shì)帶寬優(yōu)勢(shì)維護(hù)優(yōu)勢(shì)帶寬拓展優(yōu)勢(shì)10.本錢(qián)優(yōu)勢(shì)PON網(wǎng)絡(luò)有效減少機(jī)房數(shù)量，節(jié)省主干光纖資源，大大減低對(duì)供電的需求。相對(duì)于FTTx+LAN接入，本錢(qián)低。由于PON是單纖雙向系統(tǒng)，采用P2MP方式相對(duì)于以往的光纖收發(fā)器P2P方式節(jié)省大量的接入層光纜投資。11.帶寬優(yōu)勢(shì)帶寬優(yōu)勢(shì)：GPON采用1：64分光時(shí)，每ONT分配的帶寬可以到達(dá)36M。EPON采用1：32分光時(shí)，每ONT分配的帶寬可以到達(dá)28M。PONOLTN*E1STM-1GEONTONTN*E1BSCRNCRNCGESTM-1N*E1STM-1ExtenderboxONTP2PPSNSDH12.帶寬優(yōu)勢(shì)13.維護(hù)優(yōu)勢(shì)維護(hù)優(yōu)勢(shì)：1、傳輸過(guò)程無(wú)源，降低運(yùn)維難度2、集中遠(yuǎn)程網(wǎng)管，直接管理至每個(gè)用戶，大大減輕了運(yùn)營(yíng)/維護(hù)的投入和本錢(qián)14.網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力強(qiáng)15.提綱接入網(wǎng)的開(kāi)展趨勢(shì)PON系統(tǒng)簡(jiǎn)介PON系統(tǒng)的應(yīng)用光纖接入網(wǎng)建設(shè)原那么16.PON系統(tǒng)簡(jiǎn)介PassiveOpticalNetwork

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)OLTONUOpticalLineTerminal光線路終端OpticalNetworkUnit光網(wǎng)絡(luò)單元PSTNInternetONUONUPassiveOpticalSplitter

無(wú)源分光器ONUOpticalNetworkUnit光網(wǎng)絡(luò)單元ONTOpticalNetworkTerminal光網(wǎng)絡(luò)終端ODNOpticalDistributionNetwork光分配網(wǎng)絡(luò)OLTOpticalLineTerminal光線路終端WDMWavelengthDivisionMultiplexModule波分復(fù)用模塊接口PON是一種點(diǎn)到多點(diǎn)〔P2MP〕結(jié)構(gòu)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)；PON是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱〔PassiveOpticalNetwork〕；PON由光線路終端OLT〔OpticalLineTerminal〕、光網(wǎng)絡(luò)單元ONU〔OpticalNetworkUnit〕和無(wú)源分光器POS〔PassiveOpticalSplitter〕組成；17.PON的根本原理用戶1用戶3ONU用戶2133211331332111112ONUONU133211133211112233311Slot122Slot2333Slot31122333OLTOpticalLineTerminal光線路終端OpticalNetworkUnit光網(wǎng)絡(luò)單元OpticalDistributionNetwork光分配網(wǎng)絡(luò)PON：Passive

Optical

Network無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)為了別離同一根光纖上多個(gè)用戶的來(lái)去方向的信號(hào)，采用以下兩種復(fù)用技術(shù)：下行數(shù)據(jù)流采用TDM播送技術(shù)，波長(zhǎng)為1490nm；上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術(shù)，波長(zhǎng)為1310nm下行1490nm上行1310nm18.PON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一覽PONTPONAPON/BPONGPONEPONWDMPON國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ITU-TG.983.xITU-TG.984.xIEEE802.3ah國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ITU-TG.982國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)YD/T1077-2000國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)YD/T1090-2000國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)FSAN主導(dǎo)的GPON標(biāo)準(zhǔn)是由通信運(yùn)營(yíng)商推動(dòng)建立的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)帶寬、業(yè)務(wù)承載、管理、維護(hù)以及網(wǎng)絡(luò)升級(jí)等考慮的更加完善，IEEE主導(dǎo)的EPON標(biāo)準(zhǔn)，更注重以低本錢(qián)實(shí)現(xiàn)大帶寬的寬帶業(yè)務(wù)接入；FSAN聯(lián)盟和IEEE分別主導(dǎo)了GPON和EPON標(biāo)準(zhǔn)。19.兩大主流的PON技術(shù)：GPON和EPONEPONGPONTCP+UDPetc.IPEthernetLayer2Layer3Layer4Layer5ormoreLayer1PON-PHYTDME1話音視頻數(shù)據(jù)VoIPAES(Optional)AAL1/AAL2AAL5GEM

FramePON-PHYTDME1話音視頻數(shù)據(jù)VoIPAES(Optional)窄帶PONA/BPONGPONNG-PONEPON10GEPONITU-T/FSANIEEE802.3過(guò)去將來(lái)GPON與EPON都是在A/BPON的根底上開(kāi)展起來(lái),有著共同的技術(shù)起源。ITU和IEEE兩標(biāo)準(zhǔn)組織定位的不同導(dǎo)致GPON和EPON在技術(shù)理念存在較大差異：ITU-T/FSAN是以運(yùn)營(yíng)商參與的具有官方性質(zhì)的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織，制定的標(biāo)準(zhǔn)更關(guān)注運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)需求如何得到實(shí)現(xiàn)與滿足。IEEE是以工程師和設(shè)備商參與的電子/電器行業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)組織，更關(guān)注技術(shù)的創(chuàng)新和實(shí)現(xiàn)，但缺乏對(duì)運(yùn)營(yíng)商實(shí)際需求的理解與分析。20.GPON和EPON的主要技術(shù)指標(biāo)比照GPON（ITU-TG.984）EPON（IEEE802.3ah）下行速率2500Mbps1250Mbps上行速率1250Mbps1250Mbps分光比1:64,可擴(kuò)展為1:1281:32下行效率~92%，采用：NRZ擾碼，開(kāi)銷(xiāo)(8%)~72%，采用：8B/10B編碼(20%)，開(kāi)銷(xiāo)及前同步碼(8%)上行效率~89%，采用：NRZ擾碼，開(kāi)銷(xiāo)(11%)~68%，采用：8B/10B編碼(20%)，開(kāi)銷(xiāo)(12%)實(shí)際下行帶寬2300Mbps900Mbps實(shí)際上行帶寬1110Mbps850Mbps每用戶實(shí)際下行帶寬72Mbps(1:32)，36Mbps(1:64)28Mbps(1:32)運(yùn)營(yíng)、維護(hù)(OAM&P)OMCI必選。對(duì)ONT進(jìn)行全套FCAPS（故障、配置、計(jì)費(fèi)、性能、安全性）管理OAM可選且最低限度地支持：ONT的故障指示、環(huán)回和鏈路監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)50ms主干光纖保護(hù)倒換未規(guī)定TDM傳輸和時(shí)鐘同步內(nèi)置，支持NativeTDM模式，保障TDM業(yè)務(wù)質(zhì)量，電路仿真可選電路仿真（ITU-TY.1413或MEF或IETF）光纖線路檢測(cè)OLSG.984.2無(wú)21.GPON具有更高帶寬和更大分光比有效帶寬開(kāi)銷(xiāo)GPON業(yè)務(wù)承載更高效，下行的有效帶寬是EPON的2.55倍，上行是1.37倍。OLTONU機(jī)樓小區(qū)路邊大樓住戶饋線段配線段引入線段…光分光器OLT和主干光纖數(shù)量下降50%EPON1:32GPON1:64GPON的分光能力是EPON的2倍，覆蓋相同用戶時(shí)可節(jié)省一半的主干光纖。建設(shè)100萬(wàn)寬帶用戶，EPON與GPON的投資粗略比照采用GPON技術(shù)進(jìn)行光接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，可節(jié)省線路本錢(qián)和局端設(shè)備投資50％。22.GPON支持更精細(xì)的業(yè)務(wù)模型EPON只定義了兩種業(yè)務(wù)模型：固定帶寬〔帶寬獨(dú)享〕、盡力而為〔帶寬共享，不保證效勞質(zhì)量〕，只能開(kāi)展只有兩種業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的綜合業(yè)務(wù)。GPON增加“保障帶寬〞〔不用時(shí)共享，用時(shí)優(yōu)先保證〕業(yè)務(wù)模型的定義，可組合開(kāi)展多種優(yōu)先級(jí)的綜合業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)類(lèi)型應(yīng)用場(chǎng)景GPONEPON中國(guó)電信EPONfixed固定帶寬，適合TDM承載√√assured保證的CIR和PIR，適合IPTV類(lèi)業(yè)務(wù)和企業(yè)接入√N(yùn)on-assured保證的CIR和不保證的PIR，適合FTP類(lèi)業(yè)務(wù)和企業(yè)接入√BestEffort盡力傳送，適合家庭Internet接入√√√DBA算法邏輯Timeslot調(diào)度器ONUOLT控制平面數(shù)據(jù)平面xPON的帶寬分配機(jī)制23.GPON具備SDH的線路時(shí)鐘傳送能力…….…….…….GPONOLT…….ONT同步系統(tǒng)GPON…….…….…….EPONOLT…….ONT異步系統(tǒng)EPONOLTSplitterSDHONTONTONT城域網(wǎng)ONTOLT線路時(shí)鐘同步FemtoCellFemtoCellGPON是同步系統(tǒng)，采用定長(zhǎng)幀結(jié)構(gòu)，具備天然的線路時(shí)鐘傳送能力，能夠提供和SDH一樣精度的線路時(shí)鐘，可作為微基站的接入手段。EPON本質(zhì)是以太網(wǎng)，是異步系統(tǒng)，承載線路時(shí)鐘能力有限。時(shí)鐘源上行口上行口24.GPON和EPON的產(chǎn)業(yè)鏈分布情況EPON（IEEE）GPON（ITU-T）運(yùn)營(yíng)商KDDI、NTT2個(gè)運(yùn)營(yíng)商參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Verizon、AT&T、BT、FT、Telefonica、KPN、TI、DT、CTC、NTT、KT等24個(gè)運(yùn)營(yíng)商參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)芯片商PMC、Teknovos、Cortina海思、Broadcom、TI、BroadLight、Conexant、Iamba、Freescale、PMC設(shè)備商華為、中興、烽火、格林維爾、長(zhǎng)飛、UT、傲信－－獨(dú)立的ONT－－同維、大亞華為、阿朗、諾西、愛(ài)立信、中興、摩托、烽火－－獨(dú)立的ONT－－劍橋、TXP、IAMBA、COMTREND、大亞目前GPON產(chǎn)業(yè)鏈上的芯片廠家和設(shè)備廠商數(shù)量已超過(guò)EPON，且大部份都是全球主流的寬帶芯片廠家和主流的設(shè)備廠家。由于GPON產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)具有全球化優(yōu)勢(shì)，而EPON由于標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題局限在少數(shù)局部市場(chǎng)，因此長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看GPON產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)展后勁更強(qiáng)因產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)突破、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展等多方因素，GPON部署本錢(qián)下降更快，預(yù)計(jì)2021年底GPON價(jià)格開(kāi)始低于EPON。25.提綱接入網(wǎng)的開(kāi)展趨勢(shì)PON系統(tǒng)簡(jiǎn)介PON系統(tǒng)的應(yīng)用光纖接入網(wǎng)建設(shè)原那么26.主流應(yīng)用場(chǎng)景1—集團(tuán)客戶接入IMS/SS/2G/3GInternet城域網(wǎng)/傳輸OLTMTUServer：會(huì)議/視頻/流媒體等E1/FEPBX語(yǔ)音FE數(shù)據(jù)LSW會(huì)議/視頻/流媒體FEONT/SBUNativeE1Branchoffice2：FTTO無(wú)線室內(nèi)覆蓋Branchoffice1：FTTB企業(yè)VPNFemto/微蜂窩FEFEPOTS實(shí)現(xiàn)無(wú)線/有線全業(yè)務(wù)接入，提供語(yǔ)音/數(shù)據(jù)/視頻等根本業(yè)務(wù)的同時(shí)，還能夠提供VPN/微蜂窩承載/專(zhuān)線等補(bǔ)充業(yè)務(wù)。滿足FTTB/FTTO靈活的接入模式。10GE/GE/155M/E127.IMS/SS/2G/3GInternet城域網(wǎng)/傳輸OLT分光器流媒體xDSL監(jiān)控FTTB10GE/GEIPTVPCPhoneMDUCPEHGIPTVPCPhoneFEFTTBFEONTMDUONTEOC合成器EOC終端住戶電視PC電話有線電視網(wǎng)CATVFTTH語(yǔ)音數(shù)據(jù)IPTV監(jiān)控Femto/微蜂窩主流應(yīng)用場(chǎng)景2—小區(qū)及家庭寬帶接入滿足FTTB/FTTH靈活的接入模式?？膳c廣電網(wǎng)絡(luò)合作提供同軸網(wǎng)絡(luò)寬帶接入。28.主流應(yīng)用場(chǎng)景3—移動(dòng)營(yíng)業(yè)廳接入方案OLT分光器〔1：2〕SBUGE營(yíng)業(yè)廳業(yè)務(wù)Internet接入視頻監(jiān)控計(jì)費(fèi)效勞器BOSS系統(tǒng)Internet視頻監(jiān)控效勞器SBUFEFEFESBUFEFEFE分光器〔1：2〕營(yíng)業(yè)廳1營(yíng)業(yè)廳2營(yíng)業(yè)廳3GEGEBOSSInternet視頻監(jiān)控BOSSInternet視頻監(jiān)控NodeBN*E1BSCSDHN*E1FEFEBOSSInternet視頻監(jiān)控FEN*E129.主流應(yīng)用場(chǎng)景4－視頻監(jiān)控1、視頻監(jiān)控類(lèi)工程對(duì)上行帶寬需求高，終端數(shù)量大，分布廣泛，PON覆蓋距離廣，節(jié)約光纖，帶寬高，是實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的適宜技術(shù)。2、采用PON作為全球眼的承載網(wǎng)絡(luò)，還具有高可靠、抗干擾、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。3、需要ONU具備一定的環(huán)境適應(yīng)能力，滿足室外應(yīng)用要求局端機(jī)房ONUPON交接箱30.OLT上行電路接入方案一31.OLT上行電路接入方案二32.OLT上行電路接入方案三33.公眾客戶FTTH應(yīng)用模式34.公眾客戶FTTN/B/C/Cab應(yīng)用模式35.PON視頻監(jiān)控全數(shù)字方式中的應(yīng)用36.OLT－ONU傳輸距離OLT-ONU傳輸距離受限于ODN光通道衰減。ODN光通道衰減〔S/R和R/S參考點(diǎn)之間〕全程為25dB。采用最壞值法進(jìn)行ODN光通道衰減核算。37.OLT－ONU傳輸距離ODN光通道損耗＝光纖衰耗系數(shù)×傳輸距離+分光器插損+活動(dòng)連接頭損耗+光纜線路充裕度光纖衰耗系數(shù)(含熔接損耗)：0.4dB/km(上行)，0.3dB/km(下行)分光器插損：3.5×N〔分光器分光比＝2N〕活動(dòng)連接頭損耗：0.5dB/個(gè)光纜線路充裕度：傳輸距離<=5km，取1dB傳輸距離<=10km，取2dB傳輸距離>10km，取3dB38.OLT布放位置原那么和建議根據(jù)理論模型計(jì)算說(shuō)明，中國(guó)城市人口密度高，光纖接入最優(yōu)半徑2-3倍于銅纜接入，每臺(tái)OLT設(shè)備大約覆蓋1－2萬(wàn)用戶；

遵循“大容量、少局所〞建網(wǎng)原那么，OLT布放在機(jī)樓投資本錢(qián)低，且可大大削減運(yùn)維本錢(qián)，是最正確選擇〔移動(dòng)交換機(jī)房〕在FTTH用戶容量較大的情況下，可以考慮將OLT適當(dāng)下移，放在已有的接入機(jī)房或者小區(qū)機(jī)房，以節(jié)省主干光纖的投資。但不建議為布放OLT而新建接入機(jī)房典型接頭數(shù)量分光比1：321：161：8城市7個(gè)5公里11公里20公里農(nóng)村5個(gè)6公里13